色谱分析大揭秘！那些主导分离的“神秘力量”

范德华力是一种普遍存在且至关重要的分子间作用力。它就像一双温柔的 “手”，虽然力量相对较弱，但对色谱分离的效果产生着深远的影响 。范德华力主要包括取向力、诱导力和色散力这三种类型，它们各自有着作用机制和特点 。

取向力存在于具有偶极的极性分子之间。想象一下，极性分子就如同一个个微小的磁铁，它们的正负极会相互吸引。当两个极性分子相遇时，就像两块磁铁的异性磁极相互靠近，会产生一种相互吸引的力量，这就是取向力。在色谱分析中，极性分子与固定相之间的取向力越强，在固定相上的保留时间就越长，从而实现与其他非极性或弱极性化合物的分离。

诱导力是由一个具有偶极的分子诱导另一个原本没有偶极的分子产生偶极而形成的作用力。在分子世界里，当极性分子靠近非极性分子时，极性分子的电场会使非极性分子的电子云发生偏移，从而产生一个临时的诱导偶极，两个分子之间就产生了诱导力。在实际的色谱分析中，诱导力对于一些非极性化合物与极性化合物混合体系的分离起到了关键作用。

色散力是范德华力中最微弱的一种，但它却广泛存在于所有分子之间。这是因为分子中的电子在不断地运动，在某一瞬间，电子可能会在分子的某一侧聚集，使得分子在这一瞬间产生一个瞬时偶极。这个瞬时偶极又会影响周围的分子，使其也产生相应的瞬时偶极，从而导致分子之间产生相互吸引的色散力。对于一些非极性或弱极性的化合物，如烷烃类物质，色散力在色谱分离中起着主导作用。虽然色散力很微弱，但在大量分子的相互作用下，它能够影响化合物在色谱柱中的保留行为，实现不同化合物的分离。

氢键是一种特殊的分子间作用力，它比范德华力要强得多，但又比化学键弱一些。氢键的形成需要特定的条件，即氢原子与电负性较大的原子（如氮、氧、氟等）形成共价键时，氢原子会带有部分正电荷，它会与另一个电负性较大且含有孤对电子的原子之间产生强烈的静电吸引作用，这就是氢键。在色谱分析中，氢键能让含有特定原子的化合物与固定相之间的相互作用大大增强。比如说，含有羟基（-OH）的化合物在色谱柱中会通过氢键与特定固定相发生强烈的相互作用，这使得它们在色谱柱中的保留时间变长，从而实现与其他物质的分离。

π-π相互作用是基于π电子体系的一种非共价相互作用。在色谱体系中，当固定相和被分离物质至少一方具有π键或共轭π键体系时，二者的π电子云可发生重叠或重新分布，从而产生π-π相互作用，使被分离物质在固定相上有一定的保留行为。被分离物质共轭体系越大、分子平面性越好，与固定相的π-π相互作用往往越强，保留时间越长。同时，若被分离物质有给电子基团，会增加π电子云密度，增强π-π相互作用，延长保留时间；吸电子基团则相反。

离子偶极相互作用是指带电荷的离子与具有偶极矩的分子之间的吸引力。想象一下，离子就像一个带有强烈电荷的小粒子，而具有偶极矩的分子就像一个有着正负极的小磁铁。当离子与这样的分子相遇时，离子会与分子的偶极部分相互吸引。在分析离子型化合物时，离子偶极相互作用对化合物在固定相和流动相之间的分配起着关键作用。例如，在分析含有羧基的有机酸类化合物时，由于羧基在一定pH条件下会发生解离，产生带负电荷的羧酸根离子。此时，流动相中具有偶极的水分子等溶剂分子会与羧酸根离子发生离子偶极相互作用，从而影响有机酸在色谱柱中的保留行为。

离子相互作用是指带相反电荷的离子之间的直接吸引力，这是一种非常强大的作用力。在离子交换色谱中，离子相互作用发挥着核心作用。离子交换填料上带有特定的离子基团，当样品中的离子通过色谱柱时，样品中的离子会与填料上的离子发生交换反应。根据离子之间相互作用的强弱不同，不同的离子会在色谱柱中表现出不同的保留行为，从而实现离子的分离。

空间位阻虽然不是传统意义上的分子间作用力，但它在色谱分析中同样不可忽视。空间位阻是指分子的形状和结构对其与其他分子或固定相之间相互作用的影响。简单来说，如果化合物的分子结构比较复杂、庞大，那么它在与固定相接触时，就会受到空间上的限制，就像一个体型庞大的人在狭窄的通道中行走会受到阻碍一样。在色谱分析中，空间位阻会影响化合物在固定相上的吸附和脱附过程，从而影响其保留时间和分离效果。例如，对于一些结构相似但空间构型不同的异构体，空间位阻的差异会导致它们在色谱柱中的保留行为不同，从而实现异构体的分离。

到这里我们已经了解了色谱分析中的主要作用力，还有些出镜率不那么高的作用力，比如体积排阻作用、共价键等，在一些特殊样品的分析中不可少，小编会在以后的文章中单独讨论。

了解色谱分析中的关键作用力，不仅可以帮助我们更好地理解色谱分析原理，更能帮助我们更有针对性地选择合适的色谱柱和分析条件，提高色谱分析的准确性和效率。艾杰尔飞诺美（Agela & Phenomenex）专注深耕色谱行业40余年，有着丰富的色谱柱固定相种类供客户选择，不同的固定相提供了差异化的作用力，可以根据分析物特性有针对性的选择，使得色谱方法开发变得简单且高效。

Luna C18(2) & Luna Omega Palar C18色谱柱作用力对比示意图